环空带压对深水水下井口疲劳损伤的影响规律

摘要：

海洋深水油气井测试过程中,高温产液上返时会加热周围套管及多层套管环空内的液体,引起液体在密闭井筒环空中膨胀,产生环空带压.环空带压的存在会改变水下井口疲劳热点处的应力状态,进而对水下井口疲劳损伤产生不利影响,制约了深水油气井长期安全高效运行.为了给深水油气井的长期安全运行提供更加科学的指导,考虑环空液体物性参数、井筒环空液体热膨胀和环空体积变化的耦合影响,建立了水下井筒环空带压计算模型,采用迭代法对环空带压进行了求解,将获得的环空带压施加到水下井口有限元模型上,然后以高压井口头与表层套管的焊缝为研究对象,研究了环空带压条件下水下井口疲劳热点处的应力状态;在此基础上,分析了环空带压、水泥浆返高和高压井口头出泥高度对水下井口疲劳损伤的影响规律.研究结果表明:①环空带压的存在会加剧水下井口的疲劳损伤,压力越高,疲劳损伤越严重;②表层套管外水泥浆返高与泥线的距离越大,水下井口的疲劳损伤越小;③高压井口头出泥高度越大,水下井口疲劳损伤越大.结论认为,有效地控制水下井口的环空带压与合理地设计井身结构,有助于减少水下井口的疲劳损伤.

关键词：海洋深水油气井、水下井口、疲劳损伤、环空带压、水泥浆返高、高压井口头出泥高度、影响规律、井身结构

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资助基金：国家自然科学基金青年基金项目"考虑温度和地层流体渗入共同影响的深水水下井筒环空带压产生机理及预测方法研究";国家自然科学基金创新研究群体项目"复杂油气井钻井与完井基础研究";南方海洋科学与工程广东省实验室广州项目"天然气水合物钻采船单筒双井及大洋钻探技术研究"

在线出版日期：2021-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：116-123